211service.com
'Smeltende' gipsplader holder rummene kølige
Byggematerialer, der absorberer varme om dagen og frigiver den om natten, hvilket eliminerer behovet for aircondition i nogle klimaer, vil snart være på markedet i USA. North Carolina-virksomheden National Gips tester gipsplader – gipspladerne, der udgør væggene i de fleste nye bygninger – indeholdende kapsler, der absorberer varme for passivt at afkøle en bygning. Kapslerne, lavet af kemigiganten BASF , kan indarbejdes i en række byggematerialer og findes allerede i nogle produkter i Europa.
AC killers: Disse akrylmikrokapsler er fyldt med en paraffinvoks, der kan absorbere varme fra bygninger.
Faseændringsmaterialerne inde i BASF-kapslerne holder et rum køligt på samme måde, som isterninger afkøler en drink: ved at absorbere varme, når de smelter. Hver polymerkapsel indeholder paraffinvoks, der smelter ved omkring stuetemperatur, hvilket gør dem i stand til at holde temperaturen i et rum konstant hele dagen. Voksene fungerer bedst i klimaer, der afkøles om natten, hvilket tillader materialerne inde i kapslerne at størkne og frigive den varme, de har opbevaret i løbet af dagen.
I nogle sydeuropæiske klimaer absorberer materialerne for eksempel nok varme i løbet af dagen til at spare 20 procent af den elektricitet, der er nødvendig til aircondition. I det nordlige Europa, hvor nattetemperaturerne er køligere, behøver en bygning, der indeholder materialerne, måske slet ikke et klimaanlæg, siger Peter Schossig, ingeniør ved Fraunhofer Instituttet i München, Tyskland, hvis forskergruppe arbejdede sammen med BASF om at udvikle kapslerne.
Arbejdet er en del af et skub i byggebranchen mod grønnere byggematerialer, der hjælper med at holde behagelige temperaturer uden at bruge strøm. Ifølge U.S. Energy Information Administration forbruger bygninger mere end 70 procent af den elektricitet, der produceres i Amerika, og omkring 8 procent af det bruges til aircondition i hjem og kontorer. Udbredte letvægtsbyggematerialer, herunder trærammer og gipsvæg, gør det muligt for entreprenører at opføre bygninger hurtigt, men de lagrer ikke meget varme, så temperaturen indeni svinger i løbet af dagen.
Faseændringsmaterialer tilbyder en måde at tilføje termisk masse til lette byggematerialer, siger Leon Glicksman , professor i bygningsteknologi og maskinteknik ved MIT. Siden 1950'erne har flere virksomheder forsøgt at udvikle passive kølesystemer, der udnytter faseskiftende materialer. Men de havde begrænset succes, fordi det er svært at inkorporere disse nye materialer i eksisterende byggestoffer.
BASF fremstiller mikrokapslerne ved hurtigt at slå smeltet voks i varmt vand. Da voks og vand afviser hinanden, danner voksen små dråber. Når forskerne tilføjer akrylprækursorer til blandingen, får frastødningen mellem voks og vand dem til at belægge dråbernes overflade. Til sidst tilføjer de en katalysator for at danne en akrylpolymerskal omkring voksen. Den resulterende våde blanding kan derefter tilsættes til pulveret, der bruges til at lave gipsvæg eller tørret ud og indarbejdet i andre byggematerialer, herunder beton og puds.
Kemigigant DuPont laver også indkapslede faseskiftematerialer og har inkorporeret dem i varmeabsorberende paneler, som det markedsfører i Europa. BASFs strategi er lidt anderledes: Virksomheden sælger kapslerne til andre virksomheder for at indarbejde dem i en række byggematerialer, herunder loftspaneler, luftbetonblokke og gipsvægge. Baseret på tyske elpriser og klimaforhold anslog en undersøgelse foretaget af BASF, at et familiehus lavet med gips, der indeholdt 360 gram af faseændringsmaterialet (til en pris af 4.883 $) ville spare nok elektricitet til at dække omkostningerne tilbage inden for fem år .
National Gypsum arbejder sammen med National Renewable Energy Laboratory og Californiens Emerging Technologies Coordinating Council for at teste sine varmeabsorberende paneler, som vil blive markedsført under navnet Thermalcore . Panelerne er lavet ved at blande BASF mikrokapsel-vand-opløsningen med gips, mineralet, der bruges til at lave gipsvæg. De paraffiner, der anvendes af BASF, kan skræddersyes til at smelte ved forskellige temperaturer; dem i National Gypsums paneler bliver flydende ved 22,8 ºC (ca. 73 ºF). Ifølge virksomheden kan panelerne opbevare 22 britiske termiske enheder per kvadratfod.
National Gypsum vil tage mindst et år at teste panelernes ydeevne gennem alle fire sæsoner, før de bringes på markedet. En talsmand siger, at virksomheden kan omformulere panelerne til at omfatte flere eller færre af kapslerne, afhængigt af hvordan de klarer sig i klimaet i det vestlige USA. Data fra feltforsøgene vil også blive brugt til at modellere, hvor meget panelerne hjælper med at reducere energiforbruget.
Indtil videre er de varmeabsorberende kapsler kun testet i passive systemer. Men de kunne også bruges i aktive systemer i varmere klimaer, siger MITs Glicksman. I erhvervsbygninger kunne man køre klimaanlægget om natten, når elektriciteten er billigere, og bruge faseskiftematerialerne til at holde lavere temperaturer i løbet af dagen, siger han. Schossig siger, at hans forskergruppe og BASF indsamler data fra eksperimentelle aktive systemer.